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2017 年度 実績報告書

火成岩や堆積岩の衝撃破壊時に発生する電磁波の計測と、その発生メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K05676
研究機関大阪大学

研究代表者

小林 秀敏  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10205479)

研究分担者 谷垣 健一  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40631875)
堀川 敬太郎  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50314836)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード花崗岩 / 圧縮破壊 / ホプキンソン棒法 / 人工水晶 / 静電界電磁波 / 二点ゲージ計測法
研究実績の概要

本研究は、様々な堆積岩や火成岩について、衝撃圧縮破壊試験、衝撃曲げ破壊試験、衝撃剪断破壊試験を実施し、これらの岩石の破壊時に発生する電磁波の発生メカニズムを明らかにすることを目的としていたが、これまでの研究で、電磁波発生に、岩石に含まれる石英の破壊が大きく関与していることが示唆されており、まず、石英自身の破壊と電磁波発生の関連性について明らかにする事とした。そこで、初年度と2年目では、人工水晶を用いた準静的および衝撃圧縮試験を実施し、応力-ひずみ関係を取得すると同時に、棒状コイルアンテナによる電磁波計測を行った。その結果、試験片に割れが生じたと考えられる時に大きい振幅の電磁波が観測され、水晶内のき裂発生に伴って電磁波が発生していると考えられることや、水晶の圧縮強度に、ひずみ速度依存性があること、発生した電磁波の周波数は、概ね253 kHzでほぼ一定であること、等が明らかとなった。最終年度の2017年度は、花崗岩、斑糲岩に加えて、それらの中間的な石英含有率を持つ、閃緑岩の3種類の岩石について、立方体試験片を用いた準静的および衝撃圧縮試験を実施した。今回は、rの3乗の逆数に比例するが、アンテナの大きさに依存しない静電界成分を計測対象とし、新たに板状アンテナを考案して実験に供した。また、準静的試験時の急速圧壊による除荷波を精度良く計測するため、2本の比較的長い応力棒タイプの圧縮治具を新たに開発し、併せて、測定時間の制限を理論的に撤廃できる2点ゲージ計測法による、圧縮破壊過程における除荷応力の精密測定を試みた。これにより、2点ゲージ計測法の採用により,通常の準静的圧縮試験では計測できない急速破壊中の応力-ひずみ関係が精度良く計測可能であること、準静的および衝撃圧縮試験のいずれにおいても、20~30 mV程度の比較的大きい電磁波出力が検出できたこと、等が明らかになった。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Impact compressive fracture of synthetic quartz accompanied by electromagnetic phenomenon2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, H., Horikawa, K., Tanigaki, K.-I., Ogawa, K.
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 715 ページ: 13

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.715.13

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 岩石の圧縮破壊現象と発生する電磁波2018

    • 著者名/発表者名
      大内智貴、谷垣健一、堀川敬太郎、小林秀敏
    • 学会等名
      2017年度関西学生会卒業研究発表講演会

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公開日: 2018-12-17  

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